高性能透明激光陶瓷及陶瓷激光器的最新应用进展

激光陶瓷的出现,为固体激光材料向高功率、大尺寸、多功能发展提供了全新的途径,从而为激光技术的发展提供了更加灵活广阔的设计空间.介绍了近年来国际国内透明激光陶瓷及陶瓷激光器发展的最新进展,并展望了陶瓷激光器的未来发展价值.高功率陶瓷激光器方面:中科院上海光学精密机械研究所采用超均匀侧面泵浦技术在1 at.%Nd:YAG陶瓷棒中获得输出功率236 W,斜率效率62%的连续激光输出.美国利弗莫尔实验室采用Sm3+包边Nd:YAG复合结构陶瓷热容激光器实现了5 Hz,67 kW激光输出.陶瓷激光器方面,日本World-Labo.Co实验室采用掺杂浓度为15 at.%的Yb:YSAG透明陶瓷,获得脉冲宽度280 fs,平均输出能量为62 mW的锁模脉冲激光输出.陶瓷自调Q脉冲激光器和陶瓷光纤激光器亦有很大进展.陶瓷激光器的开发和应用不仅延伸到传统固体激光器的各个研究领域,并且能够不断突破现有固体激光技术的局限,有望推动未来固体激光工程向更广阔的空间发展.     

输出5W的电光调QNd∶YAG陶瓷激光器

研究了激光二极管(LD)侧向抽运的Nd∶YAG陶瓷电光调Q激光器的激光输出特性。该激光器采用九组激光二极管线阵列(LDA)侧面紧密环绕均匀排布的抽运结构,并用微通道热汇冷却技术冷却。在电光调Q方式下,重复频率为100 Hz,抽运单脉冲能量为416 mJ时,用尺寸为5 mm×75 mm,掺杂原子数分数为1%的Nd∶YAG陶瓷棒,获得50 mJ的1064 nm激光输出,脉冲宽度为12 ns,斜率效率达24%。并实验测量和分析了偏振片,KD*P晶体,四分之一波片等调Q器件的插入损耗。测量了输出激光时间波形和光斑的光强空间分布。     

周期极化钽酸锂倍频窄谱线全光纤连续激光放大器特性

通过准相位匹配技术,采用1μm波段高功率窄谱线连续光纤激光放大器抽运高二次谐波转换效率周期性极化晶体,是实现高光束质量、小型化、高功率连续绿光激光器的一个非常有前途的方向。实验自主研发了高效率主振荡功率放大(MOPA)全光纤保偏放大模块,获得中心波长为1064.25nm,线宽为0.035nm的30 W连续线偏振激光,并以此作为基频光抽运国产周期极化钽酸锂(PPSLT)晶体进行了外腔单通倍频实验。保持PPSLT晶体的控制温度为145.6℃,在抽运光功率为21.5W时得到了2.1W的绿光输出。实验分析了温度、基频光功率密度和Boyd-Kleinman聚焦因子对倍频光转换效率的影响。实验过程中没有出现饱和现象,进一步提高抽运功率有望获得更高功率的绿光。     

Continuous-wave and Q-switched performance of an Yb:YAG/YAG composite thin disk ceramic laser pumped with 970-nm laser diode

Using front face-pumped compact active mirror laser （CAMIL） structure, we have demonstrated an Yb：YAG/YAG composite ceramic disk laser with pumping wavelength at 970 nm. The laser has been operated in both continuous-wave （CW） and Q-switching modes. Under CW operation, laser output power of 1.05 W with 2% transmission output coupler was achieved at the wavelength of 1031 nm. Q- switched laser output was gotten by using an acousto-optic Q-switch. The repetition rate ranged from 1 to 30 kHz and the pulse width varied from 166 to 700 ns.     

小尺寸波纹光阑的实验研究

报道了在光路中使用小尺寸波纹光阑代替圆孔光阑的研究结果。应用菲涅耳衍射光强分布理论以及光上光强分布理论对波纹光阑在一定条件下的作用范围进行了分析。用CCD成像系统对实验结果进行记录。结表明实际与理论能较好地吻合。从光路的实际使用效果看，对比圆孔光阑，应用波纹光阑在其作用范围内实现了对光束衍射调制的抑制和填充冈子的提高。     

113-W in-phase mode output from two ytterbium-doped large-core double-cladding fiber lasers

Phase locking for two ytterbium-doped large-core fiber lasers has been demonstrated by using a self- imaging confocal resonator with a spatial filter.Steady high-contrast interference stripes are observed. The visibilities of coherent and incoherent stripes are 59% and 6%,respectively.The measured width of the central strip is in good agreement with the calculated result.For in-phase mode,the output power of the phase-locked fiber laser array is up to 113 W and corresponding slope efficiency is 38.5%.     

Nd：YAG多晶透明陶瓷的光谱性质

为了研究Nd:YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质的可能性,测量了掺杂原子数分数为1%的Nd:YAG多晶透明陶瓷的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等光学参量,并和Nd:YAG单晶进行了比较。测量结果表明,Nd:YAG多晶透明陶瓷作为激光增益介质具有极大的潜力。     

高功率单频线偏振光纤放大器特性研究

高功率单频激光在引力波探测、自由空间光通信、遥感、激光雷达、光参量振荡以及相干光束组束等众多领域中都具有重要的应用。采用主振荡功率放大(MOPA)技术能够很好